DE102018206822A1 - Elektrische Energiespeichervorrichtung, Verfahren und System zum Betreiben einer elektrischen Energiespeichervorrichtung sowie Fahrzeug - Google Patents

Elektrische Energiespeichervorrichtung, Verfahren und System zum Betreiben einer elektrischen Energiespeichervorrichtung sowie Fahrzeug Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Energiespeichervorrichtung, ein Verfahren und System zum Betreiben einer elektrischen Energiespeichervorrichtung sowie ein Fahrzeug. Die elektrische Energiespeichervorrichtung weist wenigstens zwei elektrische Energiespeichereinheiten auf, welche zueinander parallel geschaltet sind, wobei die Energiespeichereinheiten jeweils wenigstens eine elektrische Widerstandseinrichtung und wenigstens eine dazu in Reihe geschaltete elektrochemische Energiespeicherzelle aufweisen, wobei die Widerstandseinrichtungen jeweils wenigstens einen Memristor aufweisen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektrische Energiespeichervorrichtung, ein Verfahren und System zum Betreiben einer elektrischen Energiespeichervorrichtung sowie ein Fahrzeug.
  • Elektrische Energiespeicherzellen, wie etwa Lithium-Ionen-Zellen, sind im Bereich der sogenannten Elektromobilität sowohl bei Fahrzeugen mit reinem Elektroantrieb als auch bei Fahrzeugen mit Hybridantrieb von zentraler Bedeutung, da diese Energie elektrochemisch speichern und zur Verfügung stellen können, welche nicht zwangsweise aus fossilen Brennstoffen gewonnen wurde.
  • Es gibt Verfahren zur Batterieherstellung, bei welchen vor einer Zusammenstellung mehrerer Energiespeicherzellen zu einer Batterie die Innenwiderstände und Speicherkapazitäten der Energiespeicherzellen z.B. mittels elektrochemischer Spektroskopie ermittelt werden. Auf Basis dieser Informationen werden anschließend diejenigen Energiespeicherzellen zusammengestellt, beispielsweise in einem sog. Modulverbund, welche im Wesentlichen über denselben, einen sehr ähnlichen oder innerhalb eines definierten Bereichs liegenden Innenwiderstand bzw. dieselbe Speicherkapazität verfügen, um während des Betriebs der Batterie im Wesentlichen gleichverteilte Lade- und Entladeströme zu erreichen und insbesondere eine etwaige Überladung von einzelnen Energiespeicherzellen während eines Ladevorgangs zu vermeiden.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Energiespeichervorrichtung anzugeben, bei der eine Überladung von Energiespeicherzellen während eines Ladevorgangs auf einfache Weise reduziert, insbesondere verhindert, wird. Ferner soll ein Verfahren und System zum Betreiben einer solchen elektrischen Energiespeichervorrichtung sowie ein entsprechendes Fahrzeug angegeben werden.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine elektrische Energiespeichervorrichtung, ein Verfahren und System zum Betreiben einer elektrischen Energiespeichervorrichtung sowie ein Fahrzeug gemäß den Ansprüchen 1, 7, 8 bzw. 10.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine elektrische Energiespeichervorrichtung mit wenigstens zwei elektrischen Energiespeichereinheiten, welche zueinander parallel geschaltet sind, wobei die Energiespeichereinheiten jeweils wenigstens eine elektrische Widerstandseinrichtung und wenigstens eine dazu in Reihe geschaltete elektrochemische Energiespeicherzelle aufweisen, wobei die Widerstandseinrichtungen jeweils wenigstens einen Memristor aufweisen.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Energiespeichervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, wobei der ohmsche Widerstand des wenigstens einen Memristors verändert wird, indem die wenigstens eine mit dem Memristor in Reihe geschaltete elektrochemische Energiespeicherzelle zumindest teilweise entladen und/oder zumindest teilweise aufgeladen wird.
  • Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein System zum Betreiben einer elektrischen Energiespeichervorrichtung mit einer Energiespeichervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung; und einer Ladevorrichtung, welche an den zueinander parallel geschalteten Energiespeichereinheiten angeschlossen und dazu eingerichtet ist, wenigstens eine der mit jeweils wenigstens einem Memristor in Reihe geschalteten Energiespeicherzellen aufzuladen.
  • Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit wenigstens einer elektrischen Energiespeichervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung und/oder mit einem System zum Betreiben einer elektrischen Energiespeichervorrichtung gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung.
  • Die Erfindung basiert auf dem Ansatz, einen automatischen Ausgleich der Lade- und/oder Entladeströme zwischen mehreren zueinander parallel geschalteten Energiespeicherzellen zu schaffen, indem zu den Energiespeicherzellen jeweils mindestens ein Memristor in Reihe geschaltet wird. Ein Memristor im Sinne der Erfindung ist vorzugsweise ein passives elektrisches Bauelement, dessen ohmscher Widerstand nicht konstant ist, sondern von seiner Vergangenheit abhängt. Der jeweils aktuelle Widerstand eines Memristors ist dabei insbesondere vom elektrischen Strom bzw. der Ladungsmenge, welche zuvor durch ihn geflossen ist, und der Richtung, in welcher die Ladungen durch ihn geflossen sind, abhängig und bleibt vorzugsweise erhalten, wenn bzw. solange kein Strom durch den Memristor fließt. Vorzugsweise ist der Widerstandswert eines Memristors über den zeitlichen Verlauf des durch ihn geflossenen Stroms einstellbar.
  • Wenn parallel geschaltete Energiespeicherzellen nicht den gleichen Innenwiderstand bzw. nicht die gleiche Speicherkapazität aufweisen, kann es vorkommen, dass bei einem Ladevorgang, bei dem an die parallel geschalteten Energiespeicherzellen eine Ladespannung angeschlossen wird, ungleiche elektrische Ströme fließen, wobei durch diejenige Energiespeicherzelle mit dem kleineren Innenwiderstand im Vergleich zu derjenigen Energiespeicherzelle mit dem größeren Innenwiderstand ein höherer Ladestrom fließt, so dass Erstere auch früher vollständig geladen ist. Um die Energiespeicherzelle mit dem größeren Innenwiderstand ebenfalls vollständig aufzuladen, wird wegen der Parallelschaltung die Energiespeicherzelle mit dem kleineren Innenwiderstand jedoch länger als nötig geladen, so dass die Gefahr einer Überladung besteht. Entsprechendes gilt für Zellen mit unterschiedlich hohem Zellenpotential.
  • Um die Gefahr einer Überladung einzelner Zellen zu verringern bzw. zu verhindern, ist den parallel geschalteten Energiespeicherzellen jeweils ein Memristor in Reihe vor- und/oder nachgeschaltet, sodass die elektrischen Lade- und Entladeströme jeweils über die Energiespeicherzelle und den dazu in Reihe geschalteten Memristor fließen. Je nach Größe des Innenwiderstands der jeweiligen Energiespeicherzelle und des daraus resultierenden höheren bzw. niedrigeren Lade- und Entladestroms im Verhältnis zu den anderen Zellen verändert sich der ohmsche Widerstand des dazu jeweils in Reihe geschalteten Memristors während des Ladens bzw. Entladens unterschiedlich stark und sorgt so für einen Ausgleich der Ströme.
  • Vorzugsweise weisen die Memristoren vor dem Entladen der Zellen einen im Wesentlichen identischen ohmschen Widerstand auf und/oder sind die Memristoren so ausgelegt bzw. mit den jeweiligen Zellen so verschaltet, dass sich deren jeweiliger ohmscher Widerstand in Abhängigkeit vom Entladestrom, welcher durch sie fließt, erhöht und in Abhängigkeit vom Ladestrom, welcher durch sie fließt, vermindert. Der ohmsche Widerstand eines ersten Memristors an einer dazu in Reihe geschalteten ersten Energiespeicherzelle, welche einen kleineren Innenwiderstand aufweist, erhöht sich wegen des höheren Entladestroms dann stärker und/oder schneller als der ohmsche Widerstand eines zweiten Memristors an einer dazu in Reihe geschalteten zweiten Energiespeicherzelle, welche einen höheren Innenwiderstand aufweist. Dementsprechend ist der Widerstand des ersten Memristors am Ende des Entladevorgangs größer als der Widerstand des zweiten Memristors. Bei einem nachfolgenden Ladevorgang wird aufgrund der auf diese Weise erhaltenen unterschiedlich hohen ohmschen Widerstandswerte des ersten und zweiten Memristors dafür gesorgt, dass sich die durch die erste und zweite Energiespeicherzelle fließenden Ladeströme zumindest zu Beginn des Ladevorgangs nicht oder zumindest nicht mehr so stark unterscheiden wie ohne vorgeschaltete Memristoren. Auch wenn dann während des Ladevorgangs wegen des nun in umgekehrter Richtung fließenden Stroms der ohmsche Widerstand des ersten und zweiten Memristors allmählich wieder abnimmt, wird auf diese Weise zuverlässig verhindert, dass die erste Energiespeicherzelle deutlich früher vollständig geladen ist als die zweite Energiespeicherzelle. Die Gefahr einer Überladung der ersten Zelle wird dadurch deutlich reduziert.
  • Da sich hierbei die ohmschen Widerstände der Memristoren selbsttätig an die Innenwiderstände der jeweiligen Zellen anpassen und so für einen automatischen Ausgleich der ggf. unterschiedlichen Innenwiderstände der Zellen sorgen, kann auch von einem „automatic cell balancing“ gesprochen werden.
  • Zusammengefasst ermöglicht die Erfindung einen automatischen Ausgleich zwischen unterschiedlichen Zellen mittels passiver Bauelemente, wodurch die Gefahr eines Überladens von Energiespeicherzellen auf einfache Weise reduziert bzw. verhindert wird. Dies trägt damit auf lange Sicht auch dazu bei, die Lebensdauer einer Energiespeicherzelle zu erhöhen bzw. deren maximale Speicherkapazität im Wesentlichen zu erhalten.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der ohmsche Widerstand des wenigstens einen Memristors durch ein zumindest teilweises Entladen und/oder zumindest teilweises Aufladen der mit dem Memristor in Reihe geschalteten elektrochemischen Energiespeicherzelle veränderbar. Dadurch wird ermöglicht, dass sich der ohmsche Widerstand des jeweiligen Memristors selbsttätig an den Innenwiderstand der jeweiligen Energiespeicherzelle anpasst.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist der ohmsche Widerstand des wenigstens einen Memristors nach einem zumindest teilweisen Entladen der mit dem Memristor in Reihe geschalteten elektrochemischen Energiespeicherzelle einen ersten Widerstandswert auf. Vorzugsweise weist der ohmsche Widerstand des wenigstens einen Memristors zu Beginn eines auf das Entladen folgenden zumindest teilweisen Aufladens der mit dem Memristor in Reihe geschalteten elektrochemischen Energiespeicherzelle einen zweiten Widerstandswert auf, welcher mit dem ersten Widerstandswert im Wesentlichen identisch ist. Der Anfangswiderstand des jeweiligen Memristors beim Laden wird auf diese Weise durch den vorausgegangenen Entladevorgang festgelegt, sozusagen programmiert. Damit wird erreicht, dass auf einfache Weise eine Überladung einer Energiespeicherzelle verringert bzw. verhindert wird, da keine zusätzliche Anpassung des ohmschen Widerstands des jeweiligen Memristors nötig ist, wenn vom Entladevorgang in den Ladevorgang der Energiespeichervorrichtung gewechselt wird.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist der ohmsche Widerstand des wenigstens einen Memristors vor dem Entladen einen dritten Widerstandswert und nach dem Aufladen einen vierten Widerstandswert auf, welcher mit dem dritten Widerstandswert im Wesentlichen identisch ist. Der Anfangswiderstand des jeweiligen Memristors beim Entladen wird auf diese Weise durch den vorausgegangenen Ladevorgang festgelegt, sozusagen programmiert.
  • Vorzugsweise bewegt sich der ohmsche Widerstandswert des jeweiligen Memristors im Laufe eines Zyklus aus Entladen und anschließendem Aufladen zwischen dem dritten Widerstandswert vor dem Entladen bzw. dem vierten Widerstandswert nach dem Aufladen und dem ersten Widerstandswert nach dem Entladen bzw. dem zweiten Widerstandswert vor dem Aufladen.
  • Vorzugsweise stellt sich der Widerstandswert des jeweiligen Memristors bei jedem Entladeprozess dabei selbsttätig ein und/oder wird bei jedem anschließenden Aufladeprozess selbsttätig auf seinen Ausgangswert vor dem Entladen zurückgesetzt. Dadurch wird ein Ausgleich unterschiedlicher Innenwiderstände bzw. Speicherkapazitäten der Zellen über die gesamte Lebenszeit der Zellen ermöglicht, auch wenn sich diese mit der Lebensdauer, beispielsweise aufgrund von Alterungsprozessen, ändern.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung des Systems zum Betreiben der elektrischen Energiespeichervorrichtung ist ein elektrischer Verbraucher vorgesehen, über welchen die wenigstens eine mit dem jeweils wenigstens einen Memristor in Reihe geschaltete Energiespeicherzelle entladbar ist. Analog zum Laden mittels der Ladevorrichtung wird dadurch auch beim Entladen der Energiespeicherzellen über den Verbraucher eine Änderung bzw. Programmierung der ohmschen Widerstände der Memristoren erreicht.
  • Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigen:
    • 1 ein Beispiel einer elektrischen Energiespeichervorrichtung; und
    • 2 ein Beispiel eines Systems zum Betreiben einer elektrischen Energiespeich ervo rrichtu ng.
  • 1 zeigt ein Beispiel einer elektrischen Energiespeichervorrichtung 1 mit parallel zueinander geschalteten Energiespeichereinheiten 2a/3a, 2b/3b, 2c/3c, welche jeweils wenigstens eine als Memristor 2a, 2b, 2c ausgebildete elektrische Widerstandseinrichtung und wenigstens eine dazu in Reihe geschaltete elektrochemische Energiespeicherzelle 3a, 3b, 3c aufweisen. Durch die Punkte zwischen dem zweiten Memristor 2b und dem dritten Memristor 2c soll angedeutet werden, dass es je nach Anwendung möglich ist, mehr oder aber auch weniger als die hier beispielhaft dargestellten drei Energiespeichereinheiten 2a/3a, 2b/3b, 2c/3c parallel zu schalten.
  • Die Energiespeichervorrichtung 1 weist ferner zwei Anschlüsse 4a, 4b auf, durch welche die parallel geschalteten Energiespeichereinheiten 2a/3a, 2b/3b, 2c/3c mit anderen elektrischen Einrichtungen, insbesondere einer Ladevorrichtung und/oder einem elektrischen Verbraucher, elektrisch verbindbar ist.
  • Der aktuelle ohmsche Widerstand des jeweiligen Memristors 2a, 2b, 2c hängt insbesondere von der elektrischen Ladung, welche zuvor durch ihn geflossen ist, und der Richtung, in welcher die elektrische Ladung durch ihn geflossen ist, ab. Dadurch kann während eines zumindest teilweisen Entladens und/oder Aufladens der zum jeweiligen Memristor 2a, 2b, 2c in Reihe geschalteten Energiespeicherzelle 3a, 3b bzw. 3c der ohmsche Widerstand des jeweiligen Memristors 2a, 2b, 2c verändert bzw. eingestellt werden.
  • Falls die Energiespeicherzellen 3a, 3b, 3c nicht den gleichen Innenwiderstand und/oder die gleiche Zellenspannung und/oder Speicherkapazität aufweisen, lässt sich auf diese Weise ein automatischer Ausgleich insbesondere der Ladeströme erreichen, so dass die Gefahr einer Überladung einzelner Energiespeicherzellen 3a, 3b, 3c, insbesondere von Energiespeicherzellen mit niedrigem Innenwiderstand und/oder niedriger Zellenspannung, auf einfache Weise reduziert bzw. verhindert wird. Dies trägt auf lange Sicht auch dazu bei, die Lebensdauer der Energiespeicherzellen 3a, 3b, 3c zu erhöhen bzw. deren maximale Speicherkapazität im Wesentlichen zu erhalten.
  • Im Folgenden wird die Wirkungsweise der Energiespeichervorrichtung 1 aus Anschaulichkeitsgründen anhand von nur zwei parallel zueinander geschalteten Energiespeichereinheiten 2a/3a und 2b/3b beispielhaft erläutert. Für die Wirkungsweise der dritten Energiespeichereinheit 2c/3c und jeder weiteren (nicht dargestellten) Energiespeichereinheit gelten die Ausführungen jedoch entsprechend.
  • Vorzugsweise sind die Memristoren 2a, 2b, 2c so ausgelegt bzw. mit den jeweiligen Zellen 3a, 3b, 3c so verschaltet, dass sich ihr jeweiliger ohmscher Widerstand in Abhängigkeit vom Entladestrom, welcher durch sie fließt, erhöht und in Abhängigkeit vom Ladestrom, welcher durch sie fließt, vermindert. Während des Entladens der Energiespeichervorrichtung 1 nehmen dann die ohmschen Widerstände der Memristoren 2a, 2b, welche vorzugsweise vor dem Entladen im Wesentlichen gleich sind, abhängig von der Höhe des Entladestroms mit der Dauer des Entladevorgangs zu. So wird z.B. der Widerstandswert des ersten Memristors 2a im Vergleich zum Widerstandswert des zweiten Memristors 2b während des Entladezeitraums stärker bzw. schneller erhöht, wenn die erste Energiespeicherzelle 3a einen geringeren Innenwiderstand bzw. eine höhere Ladungskapazität bzw. Zellenspannung als die zweite Energiespeicherzelle 3b aufweist. Dementsprechend erhöht sich der Widerstandswert des zweiten Memristors 2b im selben Zeitraum, verglichen mit dem Widerstandswert des ersten Memristors 2a, weniger stark bzw. langsamer.
  • Falls die beiden Memristoren 2a, 2b vor dem Entladevorgang etwa den gleichen ohmschen Widerstand hatten, so ist der ohmsche Widerstand des ersten Memristors 2a nach dem Entladen höher als der ohmsche Widerstand des zweiten Memristors 2b.
  • Während eines anschließenden Ladevorgangs, bei welchem der Stromfluss in umgekehrter Richtung im Vergleich zum Entladevorgang erfolgt, verringern sich dagegen die Widerstandswerte der Memristoren 2a, 2b abhängig vom Ladestrom durch die jeweilige Energiespeicherzelle 3a, 3b. Wegen des zumindest anfangs höheren Widerstands des ersten Memristors 2a gegenüber dem zweiten Memristor 2b wird die erste Energiespeicherzelle 3a trotz ihres kleineren Innenwiderstands nicht mehr so schnell geladen wie ohne vorgeschalteten Memristor 2a bzw. nicht wesentlich schneller geladen als die zweite Energiespeicherzelle 3b, die einen größeren Innenwiderstand aufweist.
  • Durch die Memristoren 2a, 2b wird also erreicht, dass sich die Ladeströme, welche durch die jeweiligen Energiespeicherzellen 3a, 3b und somit auch durch die jeweiligen Memristoren 2a, 2b fließen, nicht so stark unterscheiden wie ohne Memristoren 2a, 2b. Dadurch nimmt die Zeitdifferenz zwischen dem vollständigen Laden der ersten Energiespeicherzelle 3a und dem vollständigen Laden der zweiten Energiespeicherzelle 3b ab und/oder geht gegebenenfalls sogar gegen null, weshalb die Gefahr einer Überladung der ersten Energiespeicherzelle 3a verringert bzw. verhindert wird.
  • Die Höhe des ohmschen Widerstands des jeweiligen Memristors 2a, 2b zu Beginn des Ladens stellt sich während des vorausgegangenen Entladevorgangs abhängig von den Eigenschaften der jeweiligen Zelle 3a, 3b, insbesondere von deren Innenwiderstand, Zellenspannung und/oder Speicherkapazität, automatisch ein und wird durch den Ladevorgang wieder auf den Ausgangswert vor dem Entladen zurückgesetzt.
  • Grundsätzlich können Memristoren unterschiedlichen Typs bzw. unterschiedlicher Bauart eingesetzt werden. Beispielsweise kann der jeweilige Memristor 2a, 2b, 2c derart eingerichtet bzw. mit den Zellen verschaltet sein, dass er während eines Ladevorgangs wenigstens eine elektrisch leitende Faser (sog. Filament) zwischen zwei, insbesondere metallischen, Elektroden innerhalb eines dielektrisches Mediums des Memristors aufbaut, wodurch sein ohmscher Widerstand sinkt. Je stärker diese Faser ist bzw. je mehr Fasern der Memristor in Abhängigkeit von der durch den Memristor geflossenen Ladungsmenge aufweist bzw. aufbaut, desto geringer wird dessen ohmscher Widerstand. Analog dazu wird bzw. werden während eines Entladevorgangs durch die Umkehrung der Stromflussrichtung diese Faser(n) wieder abgebaut, sodass der ohmsche Widerstand des Memristors wieder steigt. Somit kann auch von einem „Setzen“ bzw. „Programmieren“ des Memristors während des Entladevorgangs und einem „Reformieren“ oder einem „Reset“ während des Ladevorgangs gesprochen werden.
  • Alternativ kann das Verhalten der Memristoren 2a, 2b, 2c auch umgekehrt werden, indem diese umgepolt in die Energiespeichervorrichtung 1 eingesetzt werden. Hierdurch sinkt der ohmsche Widerstand des jeweiligen Memristors bei einem Entladevorgang und steigt dementsprechend bei einem Ladevorgang.
  • Vorzugsweise weist der jeweilige Memristor 2a, 2b, 2c nach dem zumindest teilweisen Entladen der mit dem Memristor jeweils in Reihe geschalteten Energiespeicherzelle 3a, 3b, 3c einen ersten Widerstandswert auf, der mit einem zweiten Widerstandswert, den der Memristor 2a, 2b, 2c zu Beginn des auf das Entladen folgenden zumindest teilweisen Aufladens der jeweiligen Energiespeicherzelle 3a, 3b, 3c aufweist, im Wesentlichen identisch ist.
  • Alternativ oder zusätzlich entspricht der ohmsche Widerstand des jeweiligen Memristors 2a, 2b, 2c vor dem Entladen einem dritten Widerstandswert, der mit einem vierten Widerstandswert nach dem Aufladen im Wesentlichen identisch ist.
  • Vorzugsweise bewegt sich der ohmsche Widerstand des jeweiligen Memristors 2a, 2b, 2c bei jedem Entlade- und Ladezyklus zwischen einem Anfangswiderstand vor dem Entladen (dritter Widerstandswert) bzw. nach dem Aufladen (vierter Widerstandswert) und einem Endwiderstandswert nach dem Entladen (erster Widerstandswert) bzw. vor dem Aufladen (zweiter Widerstandswert).
  • Grundsätzlich sind verschiedene andere Anordnungen bzw. Schaltungen von Memristoren in Reihe mit den Energiespeicherzellen möglich. Beispielsweise ist es möglich, dass ein oder mehrere Memristoren mit mehreren Energiespeicherzellen, welche wiederum in Reihe und/oder parallel zueinander angeordnet sind, innerhalb einer Energiespeichereinheit in Reihe geschaltet ist/sind. Ebenfalls ist es möglich, dass ein Memristor bei einem Laden bzw. Entladen vor oder hinter der in Reihe geschalteten Energiespeicherzelle angeordnet ist. Darüber hinaus können auch mehrere Memristoren, welche parallel und/oder in Reihe zueinander angeordnet sind, mit wenigstens einer Energiespeicherzelle in Reihe geschaltet sein. Ferner können auch verschiedene Kombinationen der oben erläuterten Anordnungen realisiert werden.
  • 2 zeigt ein Beispiel eines Systems 10 zum Betreiben einer elektrischen Energiespeichervorrichtung 1, welche vorzugsweise über deren Anschlüsse 4a, 4b (siehe 1) mit einer Ladevorrichtung 5 und/oder wenigstens einem Verbraucher 6 elektrisch verbunden bzw. verbindbar ist. Mittels der Ladevorrichtung 5 erfolgt ein wenigstens teilweises Laden der Energiespeicherzellen der Energiespeichervorrichtung 1, wohingegen während eines Entladevorgangs die in den Energiespeicherzellen gespeicherte elektrische Energie an den wenigstens einen Verbraucher 6 abgegeben wird. Bei dem Verbraucher 6 kann es sich beispielsweise um einen elektrischen Motor eines Fahrzeugs handeln, welcher wenigstens teilweise zum Antrieb des Fahrzeugs eingerichtet ist. Jedoch kann als Verbraucher auch jede andere elektrische Einrichtung dienen, welche zum Betrieb mit elektrischer Energie versorgt wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    elektrische Energiespeichervorrichtung
    2a, 2b, 2c
    Memristoren
    3a, 3b, 3c
    elektrochemische Energiespeicherzellen
    4a, 4b
    Elektroden bzw. Anschlüsse
    5
    Ladevorrichtung
    6
    Verbraucher
    10
    System

Claims (10)

  1. Elektrische Energiespeichervorrichtung (1) mit wenigstens zwei elektrischen Energiespeichereinheiten (2a/3a, 2b/3b, 2c/3c), welche zueinander parallel geschaltet sind, wobei die Energiespeichereinheiten (2a/3a, 2b/3b, 2c/3c) jeweils wenigstens eine elektrische Widerstandseinrichtung und wenigstens eine dazu in Reihe geschaltete elektrochemische Energiespeicherzelle (3a, 3b, 3c) aufweisen, wobei die Widerstandseinrichtungen jeweils wenigstens einen Memristor (2a, 2b, 2c) aufweisen.
  2. Energiespeichervorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei der jeweils aktuelle ohmsche Widerstand des wenigstens einen Memristors (2a, 2b, 2c) von einer elektrischen Ladung, welche durch den Memristor (2a, 2b, 2c) geflossen ist, und der Richtung, in welcher die elektrische Ladung durch den Memristor (2a, 2b, 2c) geflossen ist, abhängt.
  3. Energiespeichervorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der ohmsche Widerstand des wenigstens einen Memristors (2a, 2b, 2c) durch ein zumindest teilweises Entladen und/oder zumindest teilweises Aufladen der mit dem Memristor (2a, 2b, 2c) in Reihe geschalteten elektrochemischen Energiespeicherzelle (3a, 3b, 3c) veränderbar ist.
  4. Energiespeichervorrichtung (1) nach Anspruch 3, wobei der ohmsche Widerstand des wenigstens einen Memristors (2a, 2b, 2c) nach dem zumindest teilweisen Entladen der mit dem Memristor (2a, 2b, 2c) in Reihe geschalteten elektrochemischen Energiespeicherzelle (3a, 3b, 3c) einen ersten Widerstandswert aufweist.
  5. Energiespeichervorrichtung (1) nach Anspruch 4, wobei der ohmsche Widerstand des wenigstens einen Memristors (2a, 2b, 2c) zu Beginn des zumindest teilweisen Aufladens der mit dem Memristor (2a, 2b, 2c) in Reihe geschalteten elektrochemischen Energiespeicherzelle (3a, 3b, 3c) einen zweiten Widerstandswert aufweist, welcher mit dem ersten Widerstandswert im Wesentlichen identisch ist.
  6. Energiespeichervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 5, wobei der ohmsche Widerstand des wenigstens einen Memristors (2a, 2b, 2c) vor dem Entladen einen dritten Widerstandswert und nach dem Aufladen einen vierten Widerstandswert aufweist, welcher mit dem dritten Widerstandswert im Wesentlichen identisch ist.
  7. Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Energiespeichervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der ohmsche Widerstand des wenigstens einen Memristors (2a, 2b, 2c) verändert wird, indem die wenigstens eine mit dem Memristor (2a, 2b, 2c) in Reihe geschaltete elektrochemische Energiespeicherzelle (3a, 3b, 3c) zumindest teilweise entladen und/oder zumindest teilweise aufgeladen wird.
  8. System (10) zum Betreiben einer elektrischen Energiespeichervorrichtung mit - einer Energiespeichervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6; und - einer Ladevorrichtung (5), welche an den zueinander parallel geschalteten Energiespeichereinheiten (2a/3a, 2b/3b, 2c/3c) angeschlossen und dazu eingerichtet ist, wenigstens eine der mit jeweils wenigstens einem Memristor (2a, 2b, 2c) in Reihe geschalteten Energiespeicherzellen (3a, 3b, 3c) aufzuladen.
  9. System (10) nach Anspruch 8, wobei das System des Weiteren einen elektrischen Verbraucher (6) aufweist, über welchen die wenigstens eine mit dem jeweils wenigstens einem Memristor (2a, 2b, 2c) in Reihe geschaltete Energiespeicherzelle (3a, 3b, 3c) entladbar ist.
  10. Fahrzeug mit wenigstens einer elektrischen Energiespeichervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und/oder mit einem System (10) zum Betreiben einer elektrischen Energiespeichervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9.
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